《鹼金屬鹵化物的高壓下結構預測及實驗合成》是依託中國農業大學，由張葳葳擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：鹼金屬鹵化物的高壓下結構預測及實驗合成
- 依託單位：中國農業大學
- 項目負責人：張葳葳
- 項目類別：面上項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
本項目利用USPEX結構預測代碼配合商用計算代碼VASP,選擇鹼金屬鹵化物A-Cl(A=Li, Na，K, Rb, Cs)體系為研究對象,理論預測它們在高壓下的穩態,亞穩態化合物的計量比,晶體結構，相變壓力,構建體系相應的壓力-組分相圖；利用基於密度泛函的第一性原理計算方法，研究新化合物的能帶結構、態密度、電子局域函式，電聲耦合係數等，理解高壓下反常計量比化合物中的電荷轉移和化學鍵合作用。通過縱向類比體系內A位離子的變化，對相應晶體結構和電子學性質的影響，以及橫向類比A-H（A=Li,Na, K, Rb,Cs）體系中相應信息，嘗試建立高壓下反常計量比化合物中化學鍵合作用和電荷轉移的系統模型；在理論指導下,使用高溫高壓技術手段，合成新化合物，為新模型的建立提供實驗論據；關注具有特殊性質的化合物，例如超導，超硬，高密度，開發新型功能材料。
結題摘要
本項目利用USPEX結構預測代碼配合商用計算代碼VASP,選擇鹼金屬鹵化物A-Cl(A= Na,K,Mg,Ca)體系為研究對象,理論預測它們在高壓下的穩態,亞穩態化合物的計量比,晶體結構，相變壓力,構建體系相應的壓力-組分相圖。在K-Cl體系中，第一性原理理論預測結果表明，K, Cl之間除了經典離子化合物KCl外，高壓下有K3Cl, K2Cl, K3Cl2, K4Cl3, K5Cl4, K3Cl5, KCl3和KCl7八種穩定配比化合物.進一步的高壓實驗中，以KCl和Cl2為起始反應物，2200K高溫下，分別在20-40 GPa, 40-70 GPa壓強之間內，合成了三方相和立方相的KCl3. 除了K3Cl5是K-Cl體系所獨有的，其他配比與Na-Cl體系類似，新結構上K-Cl體系更為複雜， 可能是源於K更多的核外電子層數。 MgCl2和CaCl2高壓下的結構變化有一定的相似性。但Mg-Cl，Ca-Cl體系高壓下反常配比的結構相差較多。P-H,P-Cl體系反常計量比化合物完全沒有可類比性。 Sr-N體系中發現了一系列反常配比化合物，但是沒有發現具有N2晶體場的電子化合物。BaN被發現具有N2晶體場的潛在電子化合物，這是在沒有實驗結果，僅僅依賴高通量計算搜尋得到。這揭示了一個調製陰離子插層電子的濃度和各向異性的新路徑。這個發現不僅構築了新一類無機電子化合物，也表明了結構抽樣方法對於材料設計的潛在套用價值。 結合理論計算和實驗研究ReS2層狀化合物，常壓到50 GPa以內結構，電子性質，振動性質和對可見光的反應。發現，1T-ReS2在5 GPa左右經歷一個直接帶隙到間接帶隙的電子相變，在7.7 GPa，結構相變到一個扭曲的1T’相，在38.5 GPa,發生等結構的金屬化。拉曼光譜和電子結構分析表明，S-S層間相互作用在壓縮過程中被增強，導致了它電學性質的明顯變化，諸如，帶隙閉合和光敏性增強。研究表明高壓在調製材料性質方面的作用，層狀ReS2在壓力敏感光電器件方面有潛在的套用。
